DE8709591U1 - Ultrasonic liquid atomizer - Google Patents
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Description
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Die Erfindung bezieht sich auf einen Ultraschall-Flüssigkeitszerstäuber, mit eineir piezoelektrischen Wandler, der mechanisch mit einem Amplitudentransformator (sog. "Rüssel") gekoppelt ist, und mit einem am freien Ende des Amplitudentransformators angeordneten Zerstäuberteller, wobei der Amplitudentransformator eine zur Flüssigkeitsförderung dienende koaxial zu seiner Längsmittelachse verlaufende Rüsselausnehmung aufweist, die auf den Zerstäuberteller ausmündet.The invention relates to an ultrasonic liquid atomizer, with a piezoelectric transducer that is mechanically coupled to an amplitude transformer (so-called "trunk") and with an atomizer plate arranged at the free end of the amplitude transformer, whereby the amplitude transformer has a trunk recess that runs coaxially to its longitudinal center axis and serves to convey liquid, which opens onto the atomizer plate.
Piezoelektrische Ultraschallschwinger zur Flüssigkeitszerstäubung sind bekannt. Zum Stand der Technik wird - stellvertretend für viele weitere Druckschriften - auf die DE-PS 32 33 901 verwiesen.Piezoelectric ultrasonic oscillators for liquid atomization are known. For the state of the art, reference is made to DE-PS 32 33 901 - as a representative of many other publications.
Typische Anwendungsgebiete für Ultraschall-Flüssigkeitszerstäuber sind z.B.:Typical applications for ultrasonic liquid atomizers include:
a) Die Korrosionsschutzöl-Versprühung auf Bleche im Durchlaufverfahren,a) Spraying anti-corrosion oil onto sheets in a continuous process,
b) Desinfektionsmittelversprühung in Luftströme undb) Disinfectant spraying into air streams and
c) die Silikonölversprühung.c) silicone oil spraying.
Zu a) und c): Hier kommt es darauf an, daß über die Breite der Bleche bzw. Werkstücke und im zeitlichen Verlauf über die Länge der durchlaufenden Bleche bzw. Werkstücke eine gleichmäßige Besprühung erfolgt, um die erforderliche Schutzschicht möglichst dünn und damit den Ölverbrauch so gering wie möglich zu halten.Regarding a) and c): Here it is important that the spraying is carried out evenly across the width of the sheets or workpieces and over the length of the sheets or workpieces passing through in order to keep the required protective layer as thin as possible and thus oil consumption as low as possible.
Zu b): Hier besteht das Bestreben darin, im gesamten Luftstrom die Mittel so gleichmäßig wie möglich zu verteilen, um so wenig wie möglich Desinfektionsmittel zu versprühen und eine optimale gleichmäßige Verteilung und damit Desinfektion der Luft zu erreichen. Regarding b): The aim here is to distribute the agents as evenly as possible throughout the air flow in order to spray as little disinfectant as possible and to achieve optimal even distribution and thus disinfection of the air.
Mit bisher bekannten Ultraschall-Flüssigkeitszerstäubern lassen sich Flüssigkeitsmengen von weniger als 100 ml/£ nicht mehrWith previously known ultrasonic liquid atomizers, liquid quantities of less than 100 ml/lb can no longer be
gleichmäßig zerstäuben. Die Flüssigkeit tritt pulsierend und stockend aus. Außerdem verteilt sie sich ungleichmäßig über den Uirfang der Austrittsöffnung am Zerstäuberteller. Der entscheidende Nachteil bei vielen Anwendungsgebieten ist jedoch der zeitlich ungleichmäßige Flüssigkeitsaustritt.atomize evenly. The liquid comes out in a pulsating and halting manner. It is also distributed unevenly over the circumference of the outlet opening on the atomizer plate. The decisive disadvantage in many areas of application, however, is the uneven liquid outlet over time.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Ultraschall-Flüssigkeitszerstäuber zu schaffen, mit dem sich kleine und kleinste Flüssigkeitsmengen gleichmäßig zerstäuben lassen.The object of the present invention is to create an ultrasonic liquid atomizer with which small and smallest quantities of liquid can be evenly atomized.
Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe bei einem Ultraschall-Flüssigkeitszerstäuber der eingangs bezeichneten Art dadurch gelöst, daß in der Rüsselausnehmung, an der Mündung in den Eerstäuberteller, eine Drossel angeordnet ist, derart, daß sich «wischen Drossel und Wandung der Rüsselausnehmung ein Ringspalt ergibt.According to the invention, the object is achieved in an ultrasonic liquid atomizer of the type described at the outset in that a throttle is arranged in the nozzle recess, at the mouth of the atomizer plate, in such a way that an annular gap is formed between the throttle and the wall of the nozzle recess.
Aufgrund des durch die erfindungsgemäße Drossel erzeugten Ringspalts entsteht eine Kapillarwirkung, durch die die Flüssigkeit zur Austrittsmündung auf dem Zerstäuberteller geleitet wird. Dadurch wird eine kontinuierliche, über den Umfang der Austrittsöffnung gleichmäßige Zerstäubung kleiner und kleinster FlüssigkTdtsmengen, auch solcher von weniger als 100 ml/h, erreicht. Due to the annular gap created by the throttle according to the invention, a capillary effect is created, through which the liquid is guided to the outlet opening on the atomizer plate. This achieves continuous, uniform atomization of small and very small liquid quantities, even those of less than 100 ml/h, over the circumference of the outlet opening.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die Drossel an ihrem rückwärtigen Ende durch eine Befestigungsvorrichtung radial beweglich gehalten ist.In an advantageous embodiment of the invention, it is proposed that the throttle is held radially movable at its rear end by a fastening device.
Durch diese Maßnahme an der in ihrer Stellung axial fixierten, jedoch radial flexiblen Drossel stellt sich bei der Flüssigkeits förderung zur Austrittsöffnung der Rüsselausnehmung selbsttätig eine schwimmende Halterung der Drossel konzentrisch zur Mitte der Rüsselausnehmung ein. Hierdurch ist ein exakt gleichmäßiger Durchtrittsquerschnitt am Ringspalt gewährleistet.This measure on the throttle, which is axially fixed in position but radially flexible, automatically creates a floating holder for the throttle concentrically to the center of the nozzle recess when fluid is conveyed to the outlet opening of the nozzle recess. This ensures a precisely uniform passage cross-section at the annular gap.
In vorteilhafter Weiterbildung dieses Gedankens sollte die Befestigungsvorrichtung stab- oder fadenförmig ausgebildet sein,In an advantageous development of this idea, the fastening device should be rod- or thread-shaped,
aus einem elastischen Material hoher Zugfestigkeit, vorzugsweise Aramidfaser bestehen und konzentrisch zur Längsmittelachse der Rüsselausnehmung bzw. des Amplitudentransformators in der Rüsselausnehmung angeordnet sein.made of an elastic material with high tensile strength, preferably aramid fiber, and arranged concentrically to the longitudinal center axis of the trunk recess or the amplitude transformer in the trunk recess.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Drossel zumindest auf einem Teil ihrer Längserstreckung zylinderförmig, jedoch an ihrem zerstäubertellerseitigen Ende sich in Strömungsrichtung erweiternd konisch ausgebildet und in Axialrichtung (Strömungsrichtung) verstellbar in der Rüsselausnehmung angeordnet.According to a preferred embodiment of the invention, the throttle is cylindrical at least over part of its longitudinal extent, but is conical at its end on the atomizer plate side, widening in the flow direction, and is arranged in the nozzle recess so as to be adjustable in the axial direction (flow direction).
Dadurch ist es vorteilhaft möglich, den Durchtrittsquerschnitt - je nach Menge der zu versprühenden Flüssigkeit - zu variieren bzw. auf das jeweilige Optimum einzustellen. Außerdem ist eine axiale Verstellbarkeit der Drossel zweckmäßig, um eine Reinigunc derselben sowie der Rüsselausnehmung zu ermöglichen.This makes it possible to vary the passage cross-section - depending on the amount of liquid to be sprayed - or to set it to the optimum in each case. In addition, axial adjustability of the throttle is useful in order to enable cleaning of the throttle and the nozzle recess.
Weitere Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung können den Unteransprüchen entnommen werden.Further embodiments and advantages of the invention can be found in the subclaims.
Zur Veranschaulichung der Erfindung dienen des weiteren Ausführungsbeispiele, die in der Zeichnung dargestellt und nachstehend beschrieben sind. Es zeigt:The invention is further illustrated by exemplary embodiments, which are shown in the drawing and described below. It shows:
Fig. 1 eine Ausführungsform eines Ultraschall-Flüssigkeitszerstäubers mit axial verstell ■ barer Drossel im vertikalen Längsschnitt, undFig. 1 an embodiment of an ultrasonic liquid atomizer with axially adjustable throttle in vertical longitudinal section, and
Fig. 2 eine gegenüber dem Gegenstand von Fig. 1 etwa, abgewandelte Variante, in (teilweiser) Darstellung entsprechend Fig. 1.Fig. 2 shows a modified variant compared to the subject matter of Fig. 1, in a (partial) representation corresponding to Fig. 1.
In Fig. 1 bezeichnet 10 einen in üblicher Weise aufgebauten und daher in seinen Einzelheiten nicht näher beschriebenen piezoelektrischen Wandler, der zur Umformung von elektrischer in mechanische Schwingungsenergie dient. Der Wandler 10 be-In Fig. 1, 10 designates a piezoelectric transducer constructed in a conventional manner and therefore not described in detail, which serves to convert electrical into mechanical vibration energy. The transducer 10 comprises
besitzt einen Handleransatz 11, an dem ein Amplitudentransformator 12 (sog. "Rüssel") einstückig angeformt ist. Der Amplitudentransformator 12 geht an seinem freien Ende - ebenfalls einstückig - in eine tellerförmige Erweiterung, im folgenden als Zerstäuberteller 13 bezeichnet, über.has a handler attachment 11, onto which an amplitude transformer 12 (so-called "trunk") is integrally formed. The amplitude transformer 12 merges at its free end - also in one piece - into a plate-shaped extension, hereinafter referred to as atomizer plate 13.
Fig.1 läßt weiterhin erkennen, daß die Teile 10-13 von einer zentrischen, durchgehenden Längsausnehmung - im folgenden als Rüsselausnehmung 14 bezeichnet - durchsetzt sind, die am Ende des Handleransatzes 11 mittels einen Absatzes 15 in einen erweiternden Endabschnitt 16 übergeht. Die Rüsselausnehmung 14, 1 dient zur Förderung von Flüssigkeit, die auf der Oberfläche 17 des Zerstäubertellers 13 zerstäubt wird. Die Strömungsrichtung ist durch einen Pfeil 18 kenntlich gemacht.Fig.1 also shows that the parts 10-13 are penetrated by a central, continuous longitudinal recess - hereinafter referred to as the nozzle recess 14 - which at the end of the handler attachment 11 passes into an expanded end section 16 by means of a shoulder 15. The nozzle recess 14, 1 serves to convey liquid which is atomized on the surface 17 of the atomizer plate 13. The direction of flow is indicated by an arrow 18.
Zur Einleitung der zu zerstäubenden Flüssigkeit in den Handler 10 schließt sich an diesen in rückwärtiger Richtung ein Zwischenstück 19 mit einem Nippel 20 an, auf den eine (nicht gezeigte) Flüssigkeits-Zuführungsleitung aufgesteckt werden kann (vgl. Pfeil 21). Das Zwischenstück 19 ist mittels eines hülsenförmigen Verbindungselements 22 koaxial mit dem Handler 1 verbunden.To introduce the liquid to be atomized into the handler 10, an intermediate piece 19 with a nipple 20 is connected to the rear of the handler, onto which a liquid supply line (not shown) can be plugged (see arrow 21). The intermediate piece 19 is connected coaxially to the handler 1 by means of a sleeve-shaped connecting element 22.
In rückwärtiger Richtung, d.h. entgegen der Strömungsrichtung 18, schließt eich an das Zwischenstück 19 ein zylinderförmiges Gehäuse 23 an. Das Gehäuse 23 besitzt einen abgesetzten Gewinde zapfen 24, der in eine entsprechende Gewindebohrung 25 dee Zwischenstücke 19 eingeschraubt ist und eo für eine Fixierung dee Gehäuses 23 am Zwischenstück 19 sorgt. Im Gehäuse 23 ist •in zylindrischer Innenraum 26 ausgebildet, der sich im Gewindezapfen 24 in einer Ausnehmung 27 fortsetzt. In montierter Stellung des Gehäuses 23 fluchtet die Ausnehmung 27 mit einer entsprechenden Ausnehmung 28 dee Zwischenstücks 19 und einer sich in Strömungerichtung 18 daran anschließenden Ausnehmung 29 im Verbindungselement 22.Es besteht also eine durchgehendeIn the rear direction, i.e. against the flow direction 18, a cylindrical housing 23 is connected to the intermediate piece 19. The housing 23 has a stepped threaded pin 24, which is screwed into a corresponding threaded hole 25 of the intermediate pieces 19 and ensures that the housing 23 is fixed to the intermediate piece 19. A cylindrical interior 26 is formed in the housing 23, which continues in the threaded pin 24 in a recess 27. In the assembled position of the housing 23, the recess 27 is aligned with a corresponding recess 28 of the intermediate piece 19 and a recess 29 in the connecting element 22 that adjoins it in the flow direction 18. There is therefore a continuous
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13. Das Gehäuse 23 ist gegenüber dem Zwischenstück 19 mittels einer Ringdichtung 30 luft- und flüssigkeitsdicht abgedichtet.13. The housing 23 is sealed against the intermediate piece 19 by means of an annular seal 30 to make it air- and liquid-tight.
Hie des weiteren aus Fig. 1 hervorgeht, ist in dem erweiterten Abschnitt 16 der Rüsselausnehmung 14, an der Ausmündung auf die Oberfläche des Zerstäubertellers 13, eine insgesamt mit 31 bezifferte Drossel angeordnet. Die Drossel 31 weist einen hinteren zylinderförmigen Abschnitt 32 und einen vorderen konischen Abschnitt 33 auf, der sich in Strömungsrichtung 18 leicht erweitert. Aufgrund der Drossel 31 und der umgebenden Wandung des Bohrungsabschnitts 16 bildet sich am Zerstäuberteller 13 ein ringspaltförmiger Flüssigkeitsaustritt 34, wodurch eine gleichmäßige Zerstäubung auch bei sehr kleinen Flüssigkeitsdurchsätzen ermöglicht wird. Wichtig ist hierbei, daß die Drossel 31 genau und möglichst selbsttätig, d.h. durch den in der Rüsselausnehmung 14, 16 geförderten Flüssigkeitsstrom, mit Bezug auf die Längsmittelachse der RüsselausnehmungAs can also be seen from Fig. 1, a throttle, numbered 31 in total, is arranged in the expanded section 16 of the nozzle recess 14, at the outlet onto the surface of the atomizer plate 13. The throttle 31 has a rear cylindrical section 32 and a front conical section 33, which expands slightly in the flow direction 18. Due to the throttle 31 and the surrounding wall of the bore section 16, an annular gap-shaped liquid outlet 34 is formed on the atomizer plate 13, which enables uniform atomization even with very small liquid throughputs. It is important here that the throttle 31 is precisely and as automatically as possible, i.e. by the liquid flow conveyed in the nozzle recess 14, 16, with respect to the longitudinal center axis of the nozzle recess.
14, 16 zentriert wird. Hierfür sorgt eine stab- bzw. fadenförmige Befestigungsvorrichtung 35, die an der rückwärtigen Stirnfläche der Drossel 31 angreift. Um geringfügige Radialbewegunge und damit die geforderte selbsttätige Zentrierung der Drossel 31 zu ermöglichen, ist die Befestigungsvorrichtung 35 sehr lang ausgebildet und besteht aus einem elastischen Material von zugleich hoher Festigkeit, vorzugsweise Aramidfaser. Hierbei werden die zueinander fluchtenden Ausnehmungen 16, 14, 29 und 27 sämtlichst zentrisch von der Befestigungsvorrichtung 35 durchsetzt, die somit also bis in den Innenraum 26 des Gehäuses 23 hineinreicht. Das rückwärtige Ende der Befestigungsvorrichtung 35 ist dort in einem tellerförmigen Halteelement 36 verankert, welches entgegen der Strömungerichtung 18, also in Pfeilrichtui 37, von einer Schraubendruckfeder 38 beaufschlagt und mit einer Anschlag 39 in Anlage gehalten wird. Der Anschlag 39 ist als Schraube ausgebildet und in ein entsprechendes Innengewinde 40 des Gehäuses 23 eingeschraubt. Schraubendruckfeder 38 und Anschlag 39 legen also die axiale Position des Halteelements 3614, 16 is centered. This is ensured by a rod or thread-shaped fastening device 35, which engages the rear face of the throttle 31. In order to enable slight radial movements and thus the required automatic centering of the throttle 31, the fastening device 35 is very long and consists of an elastic material with high strength, preferably aramid fiber. The recesses 16, 14, 29 and 27, which are aligned with one another, are all centrally penetrated by the fastening device 35, which thus extends into the interior 26 of the housing 23. The rear end of the fastening device 35 is anchored there in a plate-shaped holding element 36, which is acted upon by a helical compression spring 38 against the flow direction 18, i.e. in the direction of the arrow 37, and is held in place by a stop 39. The stop 39 is designed as a screw and is screwed into a corresponding internal thread 40 of the housing 23. The helical compression spring 38 and stop 39 thus determine the axial position of the holding element 36.
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und damit auch die der Drossel 31 fest. Durch Verdrehen des Anschlags 39 läßt sich somit die Axialposition der Drossel 31 verstellen.and thus also that of the throttle 31. The axial position of the throttle 31 can be adjusted by turning the stop 39.
Von der Ausführungsform nach Fig. 1 weicht die Variante nach Fig. 2 insofern ab, als hier der Anschlag 39a funktionell nichi als Schraube, sondern vielmehr als Hubmagnet ausgebildet ist. Zwar ist der Anschlag 39a, ähnlich wie bei der Ausführungsform nach Fig. 1, mittels eines Gewindezapfens 41 in das Innengewinde 40 des Gehäuses 23 eingeschraubt. Jedoch zur axialen Fixierung und Verstellung des Halteelements 36 und damit der Drossel 31 (in Fig. 2 nicht gezeigt) dient ein Hubmagnet 42, der den Gewindezapfen 41 in einer Axialausnehmung (nicht gezeigt) durchsetzt und mit der rückwärtigen Stirnseite des Halteelements 36 in Anlage steht. Der Hubmagnet 42 ist bei 43 ar eine geeignete elektrische Stromquelle angeschlossen. Die axiale Ein- &iacgr;zw. -verstellung der Drossel 31 erfolgt also bei dieser Ausführungsform elektromechanisch in Pfeilrichtung 18 entgegen der Rückstellkraft der Feder 38.The variant according to Fig. 2 differs from the embodiment according to Fig. 1 in that here the stop 39a is not functionally designed as a screw, but rather as a lifting magnet. The stop 39a is indeed screwed into the internal thread 40 of the housing 23 by means of a threaded pin 41, similar to the embodiment according to Fig. 1. However, a lifting magnet 42 is used for the axial fixation and adjustment of the holding element 36 and thus the throttle 31 (not shown in Fig. 2), which passes through the threaded pin 41 in an axial recess (not shown) and is in contact with the rear end face of the holding element 36. The lifting magnet 42 is connected to a suitable electrical power source at 43. The axial input / output is 100 mA. -In this embodiment, the throttle 31 is adjusted electromechanically in the direction of arrow 18 against the restoring force of spring 38.
Der Hubmagnet 39a, 42 ermöglicht vorteilhaft eina Schnellvereteilung bzw. Lüftung der Drossel 31, so daß diese oder der Flüssigkeitsaustrittsschlitz 34 bei Bedarf problemlos gereinigt werden kann. Da sich der Hubmagnet 39a, 42 nach erfolgter Verstelltätigkeit immer wieder (durch die Feder 38) in seine Ausgangs- bzw. Anschlagstellung zurückführen läßt, ist eine Neujustierung der Drossel 31 nach jeder einzelnen Verstellung bzw. Reinigung entbehrlich.The lifting magnet 39a, 42 advantageously enables rapid distribution or ventilation of the throttle 31, so that this or the liquid outlet slot 34 can be easily cleaned if necessary. Since the lifting magnet 39a, 42 can always be returned to its starting or stop position (by the spring 38) after an adjustment has been made, readjustment of the throttle 31 after each individual adjustment or cleaning is unnecessary.
Um die Verstellkraft des Hubmagneten 42 zu unterstützen, kann das tellerförmige Halteelement 36 auf seiner rückseitigen Stirnfläche zusätzlich druckmittelbeaufschlagt sein. In entsprechender Weise ist auch eine ausschließlich pneumatische Verstellung des Halteelemente 36 und damit der Drossel 31 denkbar. Außerdem läßt sich die Drosselverstellung in Strömung richtung 18 durch verstärkte Flüssigkeitszufuhr (bei 20, 21) unterstützen.In order to support the adjustment force of the lifting magnet 42, the plate-shaped holding element 36 can be additionally pressurized with a pressure medium on its rear face. In a corresponding manner, an exclusively pneumatic adjustment of the holding element 36 and thus of the throttle 31 is also conceivable. In addition, the throttle adjustment in the flow direction 18 can be supported by an increased supply of liquid (at 20, 21).
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Cited By (1)
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DE4142113A1 (en) * | 1991-12-19 | 1993-06-24 | Siemens Ag | DENTAL INSTRUMENT WITH MEANS FOR COOLING THE PREPARATION SITE |
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1987
- 1987-07-11 DE DE8709591U patent/DE8709591U1/en not_active Expired
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